В статье рассказывается об основных достоинствах и недостатках модулей Raspberry Pi CM3+. Статья будет полезной в том случае, если вы планируете использовать модули Raspberry Pi в своих разработках и хотите быть уверены, что недостатки Raspberry Pi CM3+ не помешают решить поставленные задачи.
Одноплатный вычислительный модуль Raspberry Pi является отличной платформой для создания встраиваемых коммерческих и промышленных Linux-приложений. Конструктивно Raspberry Pi версии CM3+ представляет собой компактный модуль с четырехъядерным процессором ARM (BCM2837), с 1 ГБ ОЗУ, eMMC 8/16/32 ГБ и большим числом портов ввода-вывода. Подключение модуля осуществляется с помощью 200-контактного разъема SODIMM (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид модуля Raspberry Pi версии CM3+
Преимущества модулей Raspberry Pi
Доступность
Доступность является одним из наиболее важных параметров, который следует учитывать, прежде чем принимать решение об использовании того или иного готового модуля (или платы) в составе собственной разработки. В общем случае на разработку устройства обычно уходит от 18 до 24 месяцев. Далее жизненный цикл продукта переходит в фазу активных продаж, длящуюся 3-4 года. В конце этого периода вы начнете думать о переходе на новый модуль или плату. Таким образом, жизненный цикл используемого одноплатного компьютера должен составлять не менее 7 лет.
Согласно декларации о гарантированной длительности жизненного цикла Raspberry Pi, производство модуля версии CM3+ будет продолжаться по крайней мере, до января 2026 года. Таким образом, по состоянию на 2019 год у проектировщиков остается в запасе более 7 лет для разработки нового продукта и его поддержки в течение активной фазы продаж.
Компактный форм-фактор
Как уже говорилось выше, конструктивно модуль Raspberry Pi CM3+ представляет собой компактную печатную плату размером всего 67,6 мм × 31 мм x 4,7 мм со стандартным краевым разъемом SODIMM. Raspberry Pi CM3+ позволяет разработчикам создавать устройства с минимальными габаритами. Добиться аналогичного результата с обычными платами Raspberry Pi невозможно. Кроме того, традиционные платы Raspberry Pi имеют фиксированный функционал и конфигурацию – вы ничего в них не можете изменить.
eMMC
Модули Raspberry Pi CM3+ поставляются со встроенной eMMC-памятью (флэш-память eMMC 8 ГБ/ 16 ГБ/ 32 ГБ), которая является более надежным местом для размещения операционной системы по сравнению с SD-картой. Дело в том, что микросхема eMMC распаяна на самом модуле, а не подключена с помощью слота или шлейфа, в результате чего практически полностью исключаются проблемы с вибрацией. Существует версия модуля, в которой встроенная eMMC-память отсутствует, однако такие модули не рекомендуется использовать в коммерческих или промышленных приложениях.
Температурный диапазон (-25…85 °C)
Как поясняется на веб-сайте Raspberry Pi, диапазон рабочих температур модуля определяется минимальной и максимальной рабочей температурой компонентов, используемых в составе модуля.
У микросхем eMMC и LPDDR2 диапазон рабочих температур оказывается самым узким: -25…+80 °С. Поэтому собственный диапазон рабочих температур для Raspberry Pi версий CM3+ и CM3+ Lite также составляет -25…+80 °С.
Однако стоит понимать, что этот диапазон характеризует не температуру окружающей среды, а температуру разогрева кристаллов микросхем. По этой причине пользователи должны учитывать тепло, выделяемое самим модулем, и следить за тем, чтобы микросхемы не нагревались выше +80 °С.
Порты ввода-вывода и коммуникационные интерфейсы
Несмотря на компактные габариты, модули Raspberry Pi CM3+ имеют множество линий ввода-вывода и коммуникационных интерфейсов, которые позволяют решать различные задачи при создании коммерческих или промышленных приложений:
- 48x GPIO
- 2x I2C, 2x SPI, 2x UART, 1x USB2 HOST/OTG
- 2x SD/SDIO
- 1x HDMI 1.3a
- 1x DPI (параллельный интерфейс для RGB-дисплеев)
- 1x NAND интерфейс (SMI)
- 1x 4-линейный интерфейс с камерой CSI (Camera Interface) (до 1 Гб/с на линию)
- 1x 2-линейный интерфейс с камерой CSI (Camera Interface) (до 1 Гб/с на линию)
- 1x 4-линейный интерфейс с камерой DSI (Display Interface) (до 1 Гб/с на линию)
- 1x 2-линейный интерфейс с камерой DSI (Display Interface) (до 1 Гб/с на линию)
Обратите внимание, что не все интерфейсы доступны одновременно, некоторые из них мультиплексированы и разделяют общие выводы на краевом разъеме. При работе с модулями Raspberry Pi CM3+ необходимо учитывать и другие ограничения. Прежде чем приступить к проектированию с использованием модулей Raspberry Pi CM3+, следует тщательно изучить официальную документацию.
Ограничения модулей Raspberry Pi
Компактный форм-фактор является большим плюсом модулей Raspberry Pi CM3+, но есть у них и некоторые ограничения. Разработчики должны узнать о них еще на начальном этапе процесса проектирования. Одно из самых больших ограничений модульного подхода заключается в том, что для подключения Raspberry Pi CM3+ вам потребуется материнская плата. Если же на рынке подходящей материнской платы нет, то ее придется разрабатывать собственными усилиями.
Ниже рассматриваются и другие ограничения модулей Raspberry Pi CM3+.
Сложная система питания
Для правильной работы модулей Raspberry Pi CM3+ потребуется сразу шесть уровней питающего напряжения (рис. 2). Вам необходимо сформировать напряжения 1,8 В и 3,3 В для питания ядра процессора, входов-выходов и памяти, а также 2,7 В (2,5-2,8 В), если вам нужен ТВ-выход.
Кроме того, вам может понадобиться 5 В для USB, HDMI и т. д.
Конечно, на модуле Raspberry Pi CM3+ можно было реализовать свой собственный многоканальный источник питания, требующий от пользователя подачи только одного уровня напряжения, но я думаю, что от этой идеи отказались с целью уменьшения стоимости.
Рис. 2. Скриншот таблицы с требованиями к напряжениям питания для модулей Raspberry Pi CM3+
Ограниченные возможности портов ввода-вывода и коммуникационных интерфейсов
Ethernet. В модулях Raspberry Pi CM3+ нет поддержки Ethernet. Если нужен Ethernet, вам придется использовать либо мост USB-Ethernet (с ограниченной пропускной способностью) либо выбрать другой одноплатный компьютер.
USB 2.0/ 3.0. Модуль Raspberry Pi CM3+ имеет только один USB-интерфейс. Если потребуется больше USB-портов, вам придется использовать USB-концентратор, который обязательно приведет к усложнению материнской платы и увеличению ее стоимости. Кроме того, эти USB-порты не смогут обеспечить максимальную пропускную способность. Стоит отметить, что модули Raspberry Pi CM3+ также не имеют интерфейса USB3.0.
SDIO. Хотя процессор в Raspberry Pi CM3+ имеет два интерфейса SDIO, однако один из них уже используется для подключения встроенной памяти eMMC, поэтому в распоряжении пользователя остается только один свободный интерфейс SDIO.
Отвод тепла
В модулях Raspberry Pi CM3+ не реализовано каких-либо специальных механизмов по отводу тепла. На модулях нет теплоотводящих падов или монтажных отверстий для надежного крепления радиатора.
В ряде случаев на микросхемы модулей Raspberry Pi CM3+ могут быть приклеены небольшие радиаторы, но этого может оказаться недостаточно, если речь идет о высокопроизводительных приложениях.
В документации подчеркивается, что разработчик должен уделять пристальное внимание отводу тепла, чтобы предотвратить снижение производительности из-за перегрева, поскольку процессор Quad ARM в BCM2837 может выделять достаточно много тепла при большой вычислительной нагрузке.
SODIMM Connector
Для подключения вычислительного модуля Raspberry Pi CM3+ требуется разъем SODIMM, что увеличивает стоимость и усложняет конструкцию материнской платы.
Отсутствие WiFi и Bluetooth (BLE)
В отличие от многих других плат Raspberry Pi, модули Raspberry Pi CM3+ не имеют на борту Wi-Fi или Bluetooth. Для реализации этих беспроводных интерфейсов потребуются модули расширения, подключенные через SPI, SDIO или USB.
Стоимость вычислений (Compute Module Cost)
Стоимость модулей Raspberry Pi CM3+ составляет около 30 $/ 35 $/ 40 $ в зависимости от объема встроенной eMMC-памяти. Модуль CM3+ Lite можно купить за 25 $, но в нем отсутствует встроенная eMMC-память.
Важно знать, что на рынке присутствуют вычислительные модули от других производителей (Embest, Hardkernel, Technexion и т. д.). Зачастую характеристики этих модулей оказываются выше, чем у Raspberry Pi CM3+, при том, что их стоимость оказывается примерно одинаковой.
Стоимость отладочной платы
Стоимость отладочной платы I/O BOARD для работы с модулями Raspberry Pi CM3+ довольно высока и составляет около 135 $ (рис. 3). В то же время на рынке есть несколько более бюджетных альтернатив, подробности можно узнать здесь.
Рис. 3. Фирменная отладочная плата для работы с модулями Raspberry Pi CM3+
Организация Raspberry Pi ранее выпускала вычислительные модули CM и CM3, но теперь для новых разработок рекомендуется использовать только модули версии CM3+. В официальном заявлении говорится: «Последняя версия вычислительного модуля – CM3+. Это рекомендуемый вычислительный модуль для всех текущих и будущих разработок.»
Надеемся, что информация, приведенная в статье, будет полезной и поможет принять грамотное решение об использовании вычислительных модулей Raspberry Pi CM3+ в ваших собственных разработках.
Источник: pallavaggarwal.in
